Рис. С. Каплана.
ЗА СУТКИ шахтами выдано на-гора... Представляются эшелоны с углем, который станут тотчас загружать в батареи коксохимических заводов, швырять в огненные жерла топок, чтобы превратить в потоки электричества... К сожалению, это не так.
На-гора вместе с углем идет значительное количество ненужных примесей - породы. Засоренный уголь не пригоден ни для коксования, ни тем более для химической переработки; попав в топки, минеральные примеси «съедают» часть тепла, образующегося при сгорании. Словом, эти примеси снижают качество углей, к которым промышленность предъявляет все более высокие требования.
То, что уголь нужно очищать - обогащать - известно с тех времен, как началась его добыча. Простейшее обогащение производилось издревле. Разборщики руками перебирали горы добытого угля, отбрасывая прочь породу. Однако так можно отделить лишь крупные куски породы. А минеральная пыль, а порода, сросшаяся с углем?
Со временем техника обогащения угля совершенствовалась, разрабатывались сложные машины и методы, создавалась специализированная промышленность. В России первые обогатительные фабрики появились в 90-х годах прошлого века. Сейчас в Советском Союзе обогащению подвергают большую часть добываемого угля.
...После разборки уголь проходит механическую обработку и целую серию хитроумных технологических процессов: обработку в отсадочных машинах, во флотационных агрегатах, центрифугирование... То минеральные примеси оседают в тяжелых жидкостях, а более легкие частицы угля всплывают, то, наоборот, уголь тонет, а минеральная пыль, обработанная особыми реагентами, увлекается на поверхность воздушными пузырьками...
В итоге происходит разделение добычи на концентрат - обогащенный уголь, годный для коксования, на промпродукт (сростки угля с породой) - котельное топливо – и на отходы.
До недавнего времени первый этап обогащения - выборка породы - был оснащен лишь таким «несовершенным инструментом», как руки, и таким «оптическим прибором», как глаза. Несколько десятков тысяч рабочих были заняты на операции выборки.
Естественно, что перед учеными и инженерами стала очень важная задача механизировать этот процесс, усовершенствовать его, сделать более эффективным.
В решениях XXI съезда КПСС указывалось, что особое внимание в семилетке должно быть уделено улучшению качества угля, развитию обогащения. За прошедшие три года много работали над этой проблемой ученые Института горючих ископаемых.
Недавно в одной из лабораторий института был разработан новый метод обогащения угля - радиометрический. Эго стало возможным благодаря современным достижениям ядерной физики в области мирного применения атомной энергии.
Идея метода относительно проста. Уголь и порода, проходя зону контроля, пересекают пучок гамма-лучей, испускаемых радиоактивным источником. Состав угля и породы неодинаков. К тому же порода плотнее, поэтому она сильнее поглощает гамма-лучи. Значит, по интенсивности прошедших гамма-лучей можно отличить куски угля от породы. Но хорошо, если куски сравнительно близки между собой по размеру. Если же колебания эти велики, например, от 50 до 150 миллиметров, то четкого разделения породы и угля не получится. Большие куски угля по степени поглощения гамма-лучей могут быть спутаны с породой.
Чтобы «гамма-глаз» не ошибался, были разработаны схемы компенсации влияния размера кусков.
В одном варианте это делается так. В зависимости от толщины куска меняется положение соприкасающегося с ним рычага. Соответственно изменяется какой-либо электрический параметр в схеме (например, сопротивление, емкость, индуктивность). В результате автоматически вносится поправка в показания ослабления интенсивности.
И быстродействующее электронное реле даст теперь уже правильную команду исполнительному механизму, который должен отделять породу от угля.
Опыты показали, что с таким электромеханическим корректором условия обогащения резко улучшаются. Становится возможным отделять породу не только от концентрата, но и от промпродукта, когда размеры кусков колеблются в интервале 25 - 200 миллиметров.
Возможен и другой способ компенсации. В зоне контроля через кусок угля (или породы) проходят поочередно два пучка гамма-лучей малой и средней энергий (от различных изотопов). Оказывается, если определенным образом математически обработать данные об ослаблении интенсивности лучей, прошедших через кусок угля, можно вообще исключить влияние его размеров. А ведь именно это и нужно. В Институте горючих ископаемых была изготовлена установка, в которой математическую обработку автоматически производит простое электронное счетно-решающее устройство. На основе полученного результата дается команда механизму, отделяющему уголь от породы.
По предварительным подсчетам, внедрение нового метода для механизации выборки породы сэкономит народному хозяйству сотни тысяч рублей. А главное, полностью уйдет в прошлое тяжелый ручной труд породовыборщиков.
Применение радиометрических установок не ограничивается только механизацией выборки породы. Возможности их значительно шире. Они могут послужить базой для создания простого и экономичного процесса сухого обогащения кускового угля.
Особо стоит сказать о применении радиометрического способа для обогащения бурого угля. Из-за склонности такого угля к размоканию обычные мокрые процессы оказываются для этой цели вообще непригодными.
Наконец, важно, что новый метод отличается высокой надежностью, ведь радиоактивные излучения не меняют своих свойств при изменении атмосферного давления, температуры, влажности и других внешних условий.
На 2-й стр. обложки изображена опытная радиометрическая установка, разработанная и изготовленная Луганским заводом угольного машиностроения имени Пархоменко. Установка предназначается для автоматического отделения породы от угля класса 50 - 150 миллиметров.
Из бункера куски угля и породы штучными питателями подаются на рабочие секторы специального кольцевого конвейера. Внутренняя часть конвейера представляет собой систему рычагов-пальцев, наружная - сплошной металлический кожух с отверстиями для выхода угля. Вместе они образуют как бы желоб, в который и поступают куски из питателей.
На рисунке показана установка с частично снятым кожухом, чтобы были видны рычаги-пальцы.
Кольцевой конвейер проходит через несколько рабочих секторов разделения, расположенных по окружности диска. В каждом из них снизу установлен радиоактивный источник лучей, а сверху - детектор, связанный с радиоэлектронным прибором. Движущиеся по конвейеру куски пересекают радиоактивный луч. При прохождении куска породы контрольный прибор включает электромагнит, который последовательно отводит проходящие рычаги-пальцы, и кусок проваливается вниз, в сборник породы. В дальнейшем перед следующим рабочим сектором отпавшие пальцы подъемной скобой возвращаются в исходное положение. Куски угля, прошедшие участок разделения, через отверстие в наружном кожухе попадают в приемник угля.
Для компенсации неравномерности кусков на этой установке применено простое механическое устройство, представляющее собой поворотную лопатку с клинообразным свинцовым поглотителем на конце. Лопатка установлена в зоне радиоактивного луча так, что подъем ее и, следовательно, положение клина-компенсатора определяется высотой, а значит, размером, проходящих кусков. Если раньше показания прибора в зависимости от размера кусков угля и породы лежали на таких близких (пунктирных) кривых (см. 2-ю стр. обложки), что могла быть даже ошибка в классификации, то теперь, с компенсатором, уже иная картина. Нет такого показания на шкале прибора, которое одновременно могло бы характеризовать и уголь и даже промпродукт.
На установке сейчас проводятся исследования условий разделения угля и породы, а также испытываются механические и радиоэлектронные узлы. Полученные данные будут использованы при создании промышленного варианта сепаратора, разрабатываемого заводом имени Пархоменко совместно с институтом «Гипроуглеавтоматизация» в содружестве с Институтом горючих ископаемых.
